电磁兼容的概念和设计方法及实例介绍

用与干扰源基准电位相连的屏蔽；采用与被干扰对象基准电位相连的屏蔽；或者上述两者都用，其效果更好。

　　屏蔽的注意事项

　　——要有完整的屏蔽，否则屏蔽的效果降低；

　　——要用导电性能好的材料作屏蔽，否则屏蔽的效果降低；

　　——要有良好的屏蔽接地，否则屏蔽的效果降低。当导线的长度小于工作信号波长的1/20时，采用单点接地式，否则采用多点接地式。接地线的长度要尽量短。

　　5）平衡

　　平衡的目的当干扰源和被干扰对象的基准电位是互相独立时，可以采用平衡的方法，即使干扰源和被干扰对象的耦合电容平衡，以免除电容性耦合的电磁干扰。

　　平衡的方法

　　——干扰源和被干扰对象均采用绞合导线；

　　——采用四芯导线，使干扰源和被干扰对象的导线交叉对称。

　　5.2.3 电感性耦合

　　任何两个回路之间都存在着互感。互感值与介质的磁导率μ成正比，并与两个回路的几何尺寸有关。两个回路的布局如图2所示。

　　图2 两 个 回 路 的 布 局 图

　　图中1～1为第一个回路，2～2为第二个回路，a、b、c、d为回路的间距。另外设l为回路的长度。

　　两个回路的互感M为

　　M=μlln（ac/bd）/2π （14）

　　当第一个回路具有电流i1，通过两个回路之间的互感M，在第二个回路上产生的干扰电压u2为

　　u2=Mdi1/dt （15）

　　电感性耦合的电磁兼容设计方法是

　　1）尽可能减小干扰源电流i1的变化速度。

　　2）尽可能设计得使两个回路的互感M小，为此

　　——尽量加大两个回路间的距离；

　　——尽量缩短两个回路的长度；

　　——尽量避免两个回路平行走线；

　　——尽量缩小两个回路的面积，并减低重合度。

　　3）屏蔽

　　屏蔽的目的切断干扰源和被干扰对象之间的磁力线，以免除电感性耦合的电磁干扰。

　　屏蔽的方法采用铁磁性导体的静态磁屏蔽，采用良导体感应涡流的动态磁屏蔽。

　　屏蔽的注意事项

　　——铁磁性导体的静态磁屏蔽适用于低频磁场。屏蔽的效果与屏蔽材料的相对磁导率μr、厚度d、几何形状以及磁场方向有关。例如横向磁场中的圆球的屏蔽系数as为

　　as=20lg（1＋μrd/2r） （16）

　　式中：r为圆球的内径

　　——良导体感应涡流的动态磁屏蔽适用于高频磁场。屏蔽的效果与屏蔽材料的性质，几何形状，屏蔽的密闭程度以及磁场的频率有关。屏蔽系数ad可用式（17）进行近似计算

　　ad=20lg（μof/2Zk） （17）

　　式中：μo为真空导磁率；

　　f为磁场的频率；

　　Zk为耦合阻抗。

　　——网孔状的屏蔽系数与孔的面积占总面积的比例有关。

　　4）平衡

　　平衡的目的采用平衡的方法，可以减小或免除电感性耦合的电磁干扰。

　　平衡的方法

　　——磁场去耦即使被干扰回路耦合的干扰源磁场最少。例如安排两个回路垂直放置，可达到磁场去耦的目的。

　　——磁场抵消因为干扰磁场引起的感应电流在相邻绞线回路的同一根导线上方向相反，相互抵销。为对磁场干扰取得较好的抑制效果，屏蔽双绞线的节距不可太大，即单位长度绞合数越多，磁场抵消效果越好。

　　5.2.4 幅射性耦合

　　幅射性耦合是电磁场通过空间耦合到被干扰对象的。如被干扰对象是两根导线，它就是接收电场的天线。天线的等值电路图见图3。

　　图 3 天 线 的 等 值 电 路 图

　　等值电压源U（即接收的干扰电压）为

　　U=Eh （18）

　　式中：E为电场强度；

　　h为天线有效高度。

　　内阻R为

　　R=1580（h/λ）2 （19）

　　式中：λ为电磁场波长。

　　如被干扰对象是一环线，通过环线面积S的磁场将产生干扰电压U为

　　U=BdS/dt （20）

　　式中：B为磁感应强度。

　　幅射性耦合的电磁兼容设计方法是

　　1）采用空间分离的方法即把相互容易干扰的设备和导线尽量安排得远一些，并调整电磁场矢量方向，使接收设备耦合的干扰电磁场最低。

　　2）采用时间分离的方法即使产生辐射的设备和易接收辐射的设备在不同的时间工作。

　　3）采用频率分离的方法即使产生辐射的设备和易接收辐射的设备的工作频率不同。

　　4）采用屏蔽的措施即用屏蔽材料将被干扰对象封闭起来，使其内部电磁场强低于允许值的一种措施。屏蔽的效果用屏蔽系数来衡量。

　　5）减小天线有效高度。

　　6）减少环线面积。

　　5.3 对易接收电磁干扰的电磁敏感电路和器件的设计方法

通常用敏感度来描述敏感设备对电磁干扰响应的程度。敏感度越高，表示对干扰作用响应的可能性越大，即抗电磁干扰的能力越差。因此，一般认为电子设备的敏感度主要